Phương pháp hạt. Silica Ludox TM-50, HS-40 và SM-30 nước giải pháp với sự tôn trọng-ively, nồng độ của 52wt %, 40wt % và 30wt % ở pH 9, pH9.5 và pH10, SiO2/Na2O tỷ lệ 200 – 250, 89-101 và 45-56, và bán kính của về 15nm, 9nm and5nm,werepurchasedfromAldrichandusedasreceived.SilicaparticlesAL-30 withradiusabout50nmweresynthesizedusingthemethodofref.27anddissolved trong nước ở 30wt % (pH58.5). Ống nano cacbon nhiều bức tường đã được cung cấp bởi Arkema(Graphistrength C100) và tinh khiết với axít sunfuric. Thymine ghép cacbon nanotube hạt (CNT-Thy) được tổng hợp bằng cách sử dụng phương pháp ref. 28. Microgranular cellulose (bông) đã được mua từ Aldrich. Cellulose nano-tinh thể CNC1 mang sulphate và hiđrôxyl nhóm đã được chuẩn bị bằng cách sử dụng phương pháp ref. 29. Cellulose nanocrystals CNC2 đã được chuẩn bị bằng cách sử dụng phương pháp tương tự, nhưng thay thế sunfuric với axít clohiđric. Các đình chỉ là dilutedtothedesiredconcentration (0.5wt%and3wt%forcarbonnanotubesand cellulose nanocrystals, tương ứng) đã được sonicated trong 30 phút chỉ trước khi sử dụng. Gel và bê gan. PDMA gel đã được chuẩn bị theo phương pháp của ref. 15. N, N9-mêtylen bisacrylamide (MBA) được sử dụng như crosslinker và MBA / dimethylacrylamide tỷ lệ là 0.1mol.%, 0.5mol.%, 1.0mol.% và 1.5mol.% cho samplesS0.1,S0.5,S1.0andS1.5,respectively(ExtendedDataTable1). Kali persulphate (KPS) và N, N, N9, N9-tetramethylethylenediamine (TEMED) đã được sử dụng như là người khởi xướng redox. Bang chuẩn bị, hydrat hóa ma trận gel là fixedat87.7wt%. Toavoidnetworkdefectsthatleadtoaweakself-adhesionofgels nó là quan trọng để tiến hành việc tổng hợp các điều kiện nitơ. PDMA / silica nanocompositegelcontaining 21v/v% ofTM-50silicawaspreparedfollow-ing phương pháp ref. 15. Polyacrylamide hydrogels đã được chuẩn bị bằng cách trùng hợp tại chỗ miễn phí cấp tiến của acrylamide bằng cách sử dụng nhiệt phân ly của KPS là xướng, lúc 80uC. MBA / acrylamide tỷ lệ là 0.1mol.% cho A0.1 gel. Hydrat hóa gel A0.1 lúc trước paration đã được cố định tại 87.7wt%. Hai giải pháp dung dịch nước đã được chuẩn bị: KPS tại 4.5wt% và MBA tại 1.2wt%. Các mẫu được chuẩn bị bởi đầu tiên hòa tan MBA và acrylamide tại 25uC trong nước. Giải pháp KPS sau đó đã được bổ sung và các giải pháp đồng nhất thanh trừng có nitơ trong 15 phút theo từ khuấy. Hỗn hợp cuối cùng chuyển, dưới một bầu không khí nitơ, vào phòng thí nghiệm thực hiện khuôn đã niêm phong và đặt dưới một bầu không khí nitơ. Khuôn mẫu kín được đặt trong một lò nướng tại 80uC cho 24h. Gelatin (kỹ thuật 1, VVR) gel đã được chuẩn bị bằng cách hòa tan bột gelatin deionized nước dưới khuấy tại 50uC cho 2h. Gelatin concen-tration là 23wt.%. Sau đó, hỗn hợp được đổ vào khuôn và rời phòng temperaturefor30min. Mouldswerestoredat6uCfortwodaysbeforetestingand phép đi đến nhiệt độ phòng cho 1h trước khi thử nghiệm. Swellingexperimentswereperformedindeionizedwaterandtheswollenweight ofthegelwasrecordedoverfourdaystoensurethatthegelwasatequilibrium. Sáp bọt dùng ofintermediateswellingdegree (ExtendedDataFig.5a) wereobtainedbyimmers-ing là tổng hợp gel trong nước deionized một thời gian (30 phút, 1giờ, 2giờ và 4h, tương ứng) followedbyare-equilibrationofsamplesover24h. Theamountofdry polymerwasestimatedfromtheamountofmonomer, assuming100% chuyển đổi. FreshcalfliverswerepurchasedfromM.Bonjean,rueMontagneSteGenevie đã, Paris và được sử dụng như nhận được. Mẫu cho độ bền kéo và vòng-cắt bám dính thử nghiệm đã được cắt bằng dao một để kích thước mong muốn. Không có tiền điều trị hoặc đặc biệt khô được áp dụng cho các mẫu hoặc các bề mặt trước khi các cuộc thử nghiệm độ bền kéo và độ bám dính.Tensile tests. Tensile tests were performed on a tensile Instron machine (model 5565)equippedwitha10Nloadcellandwithavideoextensometer,whichfollows the local displacements of two spots. The experiments were performed at room temperatureat strain rate of0.06s21. For PDMAandpolyacrylamide,gel ribbons with dimensions of 40mm35mm32mm were used. For gelatine, to avoid systematic failure in the vicinity of the clamps, samples were cut using a dog- bone-shapeddiecutterfollowingtheISO4661-1standardwiththereducedsection of the samples having dimensions of of 25mm34mm32mm. For calf livers, tensiletestswereperformedonribbonswithdimensions45mm318mm33mm. TheelasticmoduliofthetwoliversshowninFig.4bwererespectively15.061.7kPa and 1261.5kPa. Adhesion tests. Lap-shear tests were performed on an Instron 5565 machine equipped with a 10N load cell at a speed of 150mmmin21. We used single lap- shear geometry (Extended Data Fig. 1a). Displacement was measured by a video extensometer that followed two markers (white dots), which were placed at a distance of 5mm from the edge of the lap joint unlessotherwise stated in the text. The total length of assembled ribbons was40mm. Unlessotherwise stated, gluing wasachievedbyspreadingananoparticlesolutiondropletofvolumeproportional to the overlap surface with a volume of 0.3mlper square millimetre. The contact pressure was 10kPa and contact time 30s. InFig. 2ctheoverlaplengthandwidthare20mmand10mm,respectively,and the ribbon thickness is h52mm. The data of Fig. 2d were obtained for ribbons withw55mmandh52mm.ThedataofFig.2ewereobtainedforlapjointswith overlap length of l55mm made of ribbons with w55mm and h52mm. The data of Extended Data Figs 1b, c, 4a and 5b were obtained for lap joints with overlap length of 10mm made of ribbons with w55mmandh52mm. Forthelap-sheartest,whenfailureoccurredbyinterfacialpeeling,weevaluated the adhesionenergyfromthemeasuredadhesivefailure forceF usingtheexpress- ionforshortlapjoints26,Gadh53(F/w)2/(2Eh),wherewandhdenote,respectively, thewidthandthicknessoftheribbon,andEisthetensilemodulus.ForPDMAS0.1 gels glued using TM-50 silica particles we found Gadh to be 6.661.6Jm22 and 6.261.4Jm22,respectively,forshortandnarrow(l52mm,w55mm,h52mm) and thick (l55mm, w52mm, h55mm) joints. For S0.5 and S1.0 gels (Fig. 2f) the lap-joint dimensions were l55mm, w55mm, h52mm. Self-repairtests.ThedataofFig.3cweremadeofPDMAS0.1ribbonsofw55mm and h52mm glued by spreading a 6ml droplet of HS-40 silica solution between them. The initial length of the assembly before the deformation is about 28mm. Theoverlaplengthwas5mm.Afteradhesiveinterfacialfailurebypeeling,thejoint was repaired by bringing ribbons back to contact and pressing with fingers for about 12s and the lap-shear test was performed again to test the strength of the repairedjunction.Similar testswere carriedoutongels gluedtogether usingother particles (for example, CNC1) and the ability to self-repair was always observed. Fracture tests. The fracture energy data of Fig. 2f were obtained using the single- edge notch geometry. A cut was made in the centre of the samples using a blade. Eachnotchwasmeasuredbyopticalmicroscopytodetermineitsexactlengtha,of approximately 1mm. The same procedure as the one used for tensile tests was performed: the strain rate wasfixed to be 0.06s21, and the force and the displace- ment data were recorded. The fracture energy was calculated using the following expression: Gc 56aW/(lc)1/2. HereW is the strain energy density, approximated bythesurfaceareaunderthe(engineering)stress–lcurve,wherelistheextension ratio, and lc denotes the extension ratio at the breaking point30.
đang được dịch, vui lòng đợi..
